KR20070049450A - 항균 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 개시된 항균파이프는 파이프의 내주 면에 실버나노 항균층이 일정 두께로 형성된다.

이와 같은 항균파이프는 파이프 내주면에 실버 나노를 함유한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)층이나 피브이씨(PVC)층을 실버 나노 항균층으로 형성하여 수도용 폴리에틸렌관(PE) 또는 피브이씨(PVC)파이프를 통과하는 물이 살균 및 항균되도록 제공하게 된다.

고밀도폴리에틸렌, PVC, 실버나노, 항균층, 파이프, 수도용 폴리에틸렌관,

Description

항균 파이프 {silver nano water pipe }

도 1은 본 발명에 따른 항균 파이프를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 항균파이프를 도시한 측 단면도.

도 3은 도 1의 PVC 파이프로 하는 항균파이프의 다른예를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2:항균파이프

10,10-1:파이프

11:내부관

12:외부관

20:실버나노 항균층

본 발명은 항균 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도용으로 사용되는 파이프의 내주면에 실버 나노를 함유한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)층이나 피브이씨(PVC)층의 항균층을 형성하여 물이 파이프를 통과할 때 살균, 항균 작용이 이루어 지도록 한 항균파이프에 관한 것이다.

종래에 음용수의 도관으로 일반적으로 사용되어온 주철관이나 아연도강관 등의 금속재관은 장기간 사용할 경우 수분에 의하여 관 내벽이 쉽게 부식되고 부식된 녹이 물과 섞여 붉은 색을 띠는 물(적수) 또는 하얗게 뿌연 물(백수) 등의 오염물을 발생시키게 되고, 결과적으로 누수의 발생 및 통수능력의 감소로 인하여 관의 수명이 크게 단축되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같이 금속재관을 수도관으로 사용하였을 경우에 나타나는 문제점은 기존의 금속재관보다 내수성 및 내약품성 면에서 우수한 특성을 나타내는 합성수지 관을 수도관으로 대체 사용함으로서 해결할 수 있었다.

특히, 합성수지재 수도관은 중량이 가벼워 취급 및 운반이 용이하고, 접합과 연결조립 및 보수가 간편하여 수도용 파이프로 널리 사용되며, 그중 가장 많이 사용되고 있는 폴리염화비닐관은 무기산, 알칼리, 유류등에 강하고 해수 및 부식성이 강한 토양에서도 녹 등이 발생하지 않음은 물론 무독, 무취의 재질로서 위생적이고 무게가 가벼워 취급 및 운반이 용이할 뿐 만 아니라 시공접합과 보수가 간편하다고 하는 장점이 있다.

그러나, 상기 폴리염화비닐관 내부로 물이 흐르게 되면 관내벽부에는 일명 물때라고 불리우는 스케일이 침적될 수 있으며, 이와 같이 침적된 스케일은 수도관의 통수효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 스케일의 일부가 관내 벽으로부터 유실되어 물에 섞이게 되는 경우에는 최종 사용자로 하여금 심한 불쾌감을 유발시키는 문제점이 있었다.

그런데 종래의 합성수지 파이프는 단순히 합성수지만으로 형성되어 물을 이동시키는 수단만으로 사용될 뿐, 물의 이동중 물에 대해 살균 및 항균 작용이 이루어지지 못하였다.

즉, 파이프를 통해 물을 공급하게 되면 물이 항시 파이프 내에서 유동상태로 존재하지 못하고 정체되어 있는 시간이 많게 되는데, 이때 각종 유해 박테리아 등이 서식하게 되며, 이들 박테리아들은 폴리염화비닐관의 제조시에 첨가되는 가소제, 충진제, 환제등을 먹이로 하여 증식함으로써 유수의 오염뿐 만 아니라 관체를 크게 손상시키게 되는 문제점이 있다. 따라서 종래의 파이프로는 파이프내에 서식할 수 있는 유해 박테리아를 살균할 수 없는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 기 출원되어 등록된 특허등록 제10-0232263호에서 항균 수도관용 수지조성물에 의한 폴리염화비닐관의 제조와, 제조시 열화에 의한 물성이 저하되는 것을 방지하고, 미생물에 의한 유수의 오염을 막고 관체의 손상을 최소화할 수 있음은 이미 개시되고 있다.

그러나 잘 알려져 있는 실버 나노 기술을 이용하여 수도용 파이프에 흐르는 물이 살균, 항균 작용이 이루어지도록 하는 기술은 적용되지 못하고 있다.

참고로 은(銀, silver)은 전도성을 갖는 금속으로서 항균, 살균, 항곰팡이, 탈취, 원적외선 방출, 대전 방지 등의 복합적인 성능을 가지는 것은 고대로부터 알려져 왔다. 은은 값비싼 귀금속이기 때문에, 은의 전도성, 항균성, 탈취성 등을 경제적으로 이용하기 위해, 은을 미립자화시키거나, 실리카, 제올라이트 등의 다공성물질에 흡수되도록 하거나, 코팅 또는 도금하여 이용해 왔다.

나노크기로 미립자화된 실버나노 입자들은 벌크상의 은에 비해 더욱 탁월한 성질들을 나타낼 것으로 기대되어, 실버나노 입자를 분말 또는 용액상으로 제조하는 나노기술에 대해 수많은 연구가 있었다. 한편, 이렇게 제조된 실버 나노 입자를 사용한 연구에서, 실버나노 입자들은, 어떠한 종류의 세균들에 대해서는 수초 이내에 99% 이상의 살균력을 보여주는 등, 벌크상의 은에 비해 극도로 향상된 항균, 살균, 항곰팡이 등의 효과를 보여주는 것으로 보고되었다.

이러한 실버나노를 중합체와 같은 고분자수지에 첨가하여 섬유 (한국 특허출원공개 제2003-0055197호, 제2003-0091574호), 필름 (한국 특허출원공개 제2003-0036491호) 등과 같은 항균성 물품을 제조하는 것이 제안되어 있다.

이처럼 나노입자들은, 극소량 사용하여도 벌크상으로 사용되는 재료와 거의 동등하거나 더욱 우수한 효과를 나타내는 나노입자들은 극소량 사용되기 때문에 인체 및 환경에 대한 독성도 거의 나타내지 않으므로, 환경친화적이고 인체 및 자연환경에도 유익한 재료로 인정되어, 이들은 새로운 재료로 각광받으며 이에 대한 수많은 연구가 진행되고 있다.

즉, 실버 나노 기술은 여러 분야에 적용되고 있으며, 그중에서도 나노 사이즈의 은입자를 폴리프로필렌에 입혀서 항(杭)미생물 소재를 만들어 카펫이나 냅킨 및 수술용 마스크 등에 사용할 수 있게 한 것과 또한 질병을 유발하는 650가지이상의 미생물을 죽이면서도 인체에는 안전한 것으로 알려진 실버 나노 기술은 은으로 인한 탁월한 향균작용과 살균작용으로 세균번식을 억제시켜주고 곰팡이와 냄새를 제거하여 줌에 따라 냉장고나 의류 및 세탁기에 적용을 용이하게 하는 효과도 얻을 수 있다.

한 걸음 더 나아가 실버 나노 물질은 핸드폰에서 발생하는 전자파의 차단뿐만 아니라 은으로 전기가 통하는 테이프를 만들어서 LCD의 표면에 붙이면 화면에서 발생하는 전자파도 차단할 수 있게 되는 등 실버 나노 물질이 실질적으로 우리들의 생활과 밀접한 관계를 유지하고 있음은 물론 경제적인 효과도 매우 높이고 있다.

그러나 이와 같은 기능의 실버 나노 물질이 알려져 있음에도 수도용 파이프에 적용되고 있지 못함에 따라 본 출원인은 실버나노와 HDPE ressine이나 PVC ressine의 분산성을 극대화하고, 이들 유기질층(hdpe)과 무기질층(silver nano)간의 유기적 화합과 장기지속 효과를 위해 이들을 콤파운드(Compound)화하여 수도용 고밀도 폴리에틸렌관이나 수도용PVC관의 내부에 용융하여 항균층을 형성함으로써 파이프 내 유수가 실버 나노에 의하여 살균과 항균이 이루어져 청정한 음용수를 제공하고자 한 것이다.

또한, 수도용 파이프는 최고사용압력(Mop) 2.5MPa26kg/㎠이하(PE관)의 물의 이송용 및 인간이 소비하기 위한 물의 수송을 목적으로 하는 수도용 폴리에틸렌 관에 있어, 관 내부의 음용수와 접촉되는 PE층(또는 PVC) 재료로부터 화학적, 생물학적 물질, 응축물질 등의 발생과, 관 내부에 음용수의 정체에 의한 미생물의 발생을 인간이 소비하기 전에 억제 및 감소시키고, 보다 나은 청정의 음용수의 사용과 “세계보건기구의 음용수 수질에 대한 지침(WHO Volum 1.권고) "에 부합되는바 실버나노(silver-nano)를 이용하여 PE와 용융 및 혼련공정으로 항균층이 형성된 관을 제안하고자 한 것이다.

특히, 지하수의 각종 미생물이나 농약잔존물 또는 이들의 부산산물인 각종 세균류와 정수장에서 물의 정화를 위해 투여한 약품 부산물의 잔존과 화학적 생성 세균류 및 노후화된 관내에 오랜 정체에 의하여 생성되는 세균류에 대한 살균과 항균, 항진균의 지속 효과에 의하여 처음 음용수보다 보다 나은 청정한 음용수를 제공하게 된 것이다.

또한,ISO 4427 및 ISO.KS M 3408-2,ISO.KS M 3408-3또는 ISO.KS M 3408-1의 5에서 규정한“인간 소비용 물의 이송을 위한 관의 수질에 대한 영향은 설계된 조건하에서 사용할 때 음용수와 접촉 또는 접촉될 것 같은 재료는 독성의 위험을 방출하거나 미생물의 성장을 지속시키거나 불쾌한 냄새 또는 맛 그리고 물을 흐리게 하거나 변색 되어서는 안 되며 또한 용출특성을 만족해야 한다. “에 적합한 항균파이프를 개발하여 제공하고자 한 것이다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 파이프의 내주면에 실버 나노를 함유한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)층이나 피브이씨(PVC)층인 실버나노 항균층을 형성하여 파이프에 물이 통과할 때 살균, 항균 작용을 일으키도록 된 항균파이프를 제공한다.

더불어 ISO. KS M3408-1및-3에서 규정한 음용수와 관련한 용출성(맛, 냄새, 과망간산소비량, 잔류염소, 색도, 탁도)특성과 그밖의 일반세균의 감소, 소독정수한 물에서의 약품잔존물의 감소 등 본 발명의 제품으로 하여금 그 기준을 더욱 충족시키게 되었으며, 또한 물의 활성 산소 증가로 유속이 좋아지고, 장기간 정체시 더욱 인간 소비용 물의 항균과 살균에 대한 안정성을 갖게 되도록 한 항균 파이프를 제공한다.

이를 실현하기 위한 본 발명은

합성수지재로 형성되는 파이프와,

파이프의 내주면에 일정 두께로 실버나노 항균층이 형성되는 것을 특징으로 하는 항균파이프를 제공한다.

상기 파이프는 고밀도폴리에틸렌으로 형성되는 내부관과, 이 내부관의 외부에 고밀도폴리에틸렌과 카본블랙 매스터 배치의 혼합으로 형성된 외부관으로 구성된다.

상기한 실버나노 항균층은 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 비치 3~8중량%와 고밀도폴리에틸렌 레진 92~97중량%로 혼합 용융하여 형성된다.

또, 상기한 실버나노 항균층은 실버나노 함유 PVC파우더 3~8중량%와 PVC파우더 92~97중량%로 배합과 용융하여 형성된다.

상기 항균층은 0.2~1.5mm로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 항균 파이프를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 항균파이프를 도시한 측 단면도이다.

도면을 참조하면; 항균파이프(2)는 합성수재로 형성되는 파이프(10)와, 파이 프(10)의 내주 면에 일정 두께로 실버나노 항균층(20)이 형성된다.

상기 파이프(10)는 고밀도폴리에틸렌으로 형성되는 내부관(11)과, 이 내부관(11)의 외부에 고밀도폴리에틸렌과 카본블랙 매스터 배치(MasterBach)의 혼합으로 형성된 외부관(12)으로 구성된다.

상기한 실버나노 항균층(20)은 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 배치 3~8중량%와 고밀도폴리에틸렌 파우더 92~97중량%로 혼합, 용융 및 혼련에 의하여 실버나노가 분산,분포된다.

이러한 상기 실버 나노 입자들은 인체 및 환경에 대한 독성도 거의 나타내지 않으므로, 환경친화적이고 인체 및 자연환경에도 유익한 재료로 이용되기 위하여 극소량 사용된다.

상기 실버나노 항균층(20)은 0.2~1.5mm로 파이프(10)의 내주면에 형성된다. 이때, 실버나노 항균층(20)은 두께가 0.2mm이하일 경우에는 항균 및 살균작용의 장기지속 효과가 적게 되고, 1,5mm 이상일 경우에는 제조비가 상승하기 때문에 0.2~1.5mm로 한다.

따라서 파이프의 제작 공정에서 크게 설계 변경하지 않고서도 항균파이프(2)의 생산이 가능하여 제조비를 절감하게 됨은 물론 충분히 살균, 항균, 항진균의 작용 기능도 수행하게 된다.

그리고, 실버 나노 항균층(20)에서 실버 나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 비치가 3~8중량%으로 하고 있는 데, 3중량% 이하일 경우에는 항균 및 살균작용의 효과가 적음은 물론, 제조비 상승을 절감하기 위하여 8중량%까지 설정한 것이다. 상기한 고밀도폴리에틸렌은 PVC로 대체하여 항균파이프의 종류를 다양화 할 수 있게 된다.

또, 도3을 참조하면, 파이프(10-1)를 PVC단일재료로 형성하고, 그 내부에 실버나노 항균층(20)을 형성하는 것도 가능하다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 고안의 일 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

실시예

고밀도폴리에틸렌으로 내부관(11)을 형성하고, 이 내부관(11)의 외부에 고밀도폴리에틸렌과 카본블랙 매스터 비치를 혼합하여 외부관(12)을 형성한 파이프(10) 내주면에 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 비치 3~8중량%와 고밀도폴리에틸렌 파우더 92~97중량%로 혼합 용융되는 실버나노 항균층(20)이 형성되는 항균파이프(2)를 제조한다. 그리고 상기 고밀도폴리에틸렌을 대신하는 PVC를 사용하여 항균파이프를 제조하는 것도 가능하다.

상기 항균파이프내를 물이 흐르거나 정체되어 있을 때 실버 나노에 의해 살균, 항균, 항진균 작용을 하게 된다.

상기 항균파이프(2) 제조에 사용된 실버나노는 CIBA, NT Base사의 상품명 IRGAGUARD-B/NT-250이며, 이를 사용하여 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 비치 3~8중량%으로 하고 고밀도폴리에틸렌 파우더 92~97중량%로 하여 파이프(10) 내주면 실버나노 항균층(20)이 0.2~1.5mm 두께로 형성하면 항균파이프(2)가 제조된다. 이 항균파이프를 통해 통과된 물은 항균과 살균이 잘 이루어지게 된다.

상기 실버나노 항균층(20)은 0.2~1.5mm로 파이프(10)의 내주면에 형성되는데, 이 실버나노 항균층(20)을 두께가 0.2mm이하일 경우에는 항균 및 살균작용의 효과가 적게 되고, 1,5mm 이상일 경우에는 제조비가 상승하기 때문에 0.2~1.5mm 범위 내에서 설정한다.

따라서 파이프의 제작 공정에서 설비를 크게 변경하지 않고 기존 설비를 이용하여 항균파이프(2)의 생산이 가능함에 따라 제조비를 절감하게 됨은 물론 충분히 살균, 항균, 항진균의 작용을 하게 된다.

또, 실버 나노 항균층(20)이 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 매스터 비치를 3~8중량%로 하고 있는 것은, 3중량% 이하일 경우에는 항균 및 살균작용의 효과가 적게 되고, 8중량% 이상일 경우 제조비가 상승하기 하기 때문에 제조비 절감과 항균 살균력을 적정하게 유지하기 위하여 3~8중량%까지로 설정한 것이다.

그리고 표1,2는 항균파이프(2)와 보통 파이프를 이용하여 수돗물과, 지하수 2종류로 구분하여 24시간 동안 통과시키면서 3~4개의 검사항목으로 시험한 결과이다.

*수돗물 통과시(24시간동안)

검사항목(기준)	질산성질소(㎎/ℓ이하)	유리잔류염소(400㎎/ℓ이하)	총트리할로메탈(0.1㎎/ℓ이하)	클로로포름(0.08㎎/ℓ이하)
실버나노 처리 항균파이프	1.1	0.30	0.013	0.0110
실버나노 비처리 파이프	1.1	0.30	0.430	0.0350

*지하수 통과시(24시간동안)

검사항목(기준)	일반세균(100cfu/㎎/ℓ이하)	총대장균군(불검출/100㎎/ℓ이하)	과망간산칼륨소비량(10㎎/ℓ이하)
실버나노 처리 항균파이프	21	불검출	불검출
실버나노 비처리 파이프	43	검출	1.5

표1에서 항균파이프(실버나노처리)는 총트리할로메탈과, 클로로포름에서 비-실버나노 처리된 파이프보다 현저히 감속된 것을 확인할 수 있으며, 표2에서 항균파이프(실버나노처리)는 일반세균이 비-실버나노 처리된 파이프보다 약 절반정도 감소된 결과를 보여주고 있으며, 총대장균군과 과망간산칼륨 소비량에서 불검출된 결과를 보여주고 있는 바, 24시간 이상에서는 살균과, 항균이 지속적으로 작용할 것이라는 결과를 알 수 있다.

상기한 바와 같이 항균파이프는 실버 나노에 의하여 살균, 항균, 항진균 되어 청정수로 전환하여 줌에 따라 식수로서 활용성이 증대되며, 식수에 정수에 소요되는 부가적인 비용 발생도 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 고밀도폴리에틸렌 또는 PVC로 제조 형성된 파이프의 내부에 실버 나노 항균층을 형성한 항균파이프내로 물이 통과되므로 실버나노에 의해 항균 및 살균이 된다.

따라서 청정한 물을 공급하므로써 급수질에 따른 신뢰성이 확보된다.

그리고 항균파이프 내주면에 형성되는 실버나노 항균층에 의해 물의 유속이 저하되지 않고, 원활하게 통수되는 효과가 있다.

정수장에서 생성된 물의 경우 장마철이나 우기 때 세균의 증식이나 번식을 일부 예방할 수 있으며, 2차적으로 소비자나 사용자의 물의 사용에 있어 안정적인 사용이 가능하고, 지하수를 이용하는 경우 관 내부에 물이 장기 정체될 시 항균의 지속효과가 있다.

또, 항균파이프의 내구성 확보로 반영구적이 됨에 따라 교체주기도 길어져 관리비용이 절감됨은 물론 먹는 물의 위생적인 면이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 합성수지재로 형성된 파이프와,

   파이프의 내주 면에 일정 두께로 실버나노 항균층이 형성되는 것을 특징으로 하는 항균파이프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 항균파이프는 고밀도폴리에틸렌으로 형성되는 내부관과, 이 내부관의 외부에 고밀도폴리에틸렌과 카본블랙 매스터 비치의 혼합으로 형성된 외부관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균파이프.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 항균파이프는 실버나노 함유 염화비닐 중합체( PVC) Powder 3 - 8중량%와 염화비닐중합체 (PVC) Powder 92 - 97중량%로 혼합과, 용융 및 혼련 중 어느 하나에 의해 실버나노가 분산, 분포되어 항균층을0.2- 1.5mm두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 항균파이프.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 항균파이프는 실버나노 함유 고밀도폴리에틸렌 마스터 비치 3~8중량%와 고밀도폴리에틸렌 92~97중량%로 혼합, 용융 및 혼련에 의해 실버나노가 분산.분포되는 실버나노 항균층이 0.2 - 1.5mm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 항균파이프.

Images